S型刃口處理對PCBN刀片在端面硬車加工中影響分析

武福龍 孫宇博 朱澎波

摘 要：PCBN刀片參數控制應用壽命較長，處理效果較好，對于不同工況，需應用不同刀具處理形式，適當對參數進行調整。本文應用切削測試方法，通過對比實驗分析S型刃口處理對PCBN刀片切削加工應用中的影響因素，最終結果表明，S型刃口處理會對PCBN刀片使用壽命產生一定程度影響。

關鍵詞：S型刃口;PCBN刀片;端面切削;使用壽命

引言：刀片切削加工大都以硬態車削的方式，應用精度較高，硬度聚焦大的淬硬鋼進行零件加工。該工具強度較高，穩定性較強，可以有效傳導切削過程中所產生的熱量，PCBN刀片作為一種性能比較好的刀具，在端面硬車加工中應用應充分考慮到其參數、刃口，采用S型刃口處理方式可以有效提高刀片的使用壽命，效率可以提升300%。

1S型刃口處理對PCBN刀片加工影響實驗

1.1實驗方法

控制切削參數相同，將刃口處理方式作為唯一變量，將PCBN刀片應用到零件加工和切削之中，期間對機加工過程中刀片運轉的路徑長度以及運轉時間，觀察刀片實際應用的磨損情況，將其作為評價PCBN刀片使用壽命的標準之一。在硬車加工中使用端面切削的方式，以每三刀為一個參數量，觀察磨損情況，記錄數值，期間同時整理切削路徑，反復切削，直至無法繼續加工為止[1]。

1.2條件設置

機床使用參數型號為i5T1.4機床，加工零件選擇應用硬度為65HRC的材料，材料外徑大小在186mm，內徑大小為158mm，材料長度與厚度參數分別為45mm和18mm。切削刀具選擇應用沈陽生產的PCBN刀片，采用不同規格參數的S型刃口處理方式，分別為A、B、C、D。其余切削方式、切削液的使用、切削工具以及切削參數等均設置相同，將刃口處理方式作為變量，觀察刀具加工應用時的各項情況指標，具體刃口設計方式如下。

2 S型刃口處理對PCBN刀片加工影響分析

2.1S型刃口處理對PCBN刀片影響原理

刀刃位于前刀面和后刀面交接位置，加工期間會堆積大量的切屑，為了提高刀片的加工能力與切削力度，則需要對刀片進行一定程度的處理。S型處理是指將刀片設計成為倒棱+鈍圓的刃口形狀，根據材料使用情況，可以對倒棱和鈍圓的相關參數進行調整，改變摩擦力與切削力，使得刀具的切削穩定性和使用壽命有所增強。本次S型刃口處理期間，使用金剛石對刀具進行塑型處理。對其刃口處理的影響進行分析，原本刀刃刃口位置會存在少量的缺口，以崩刃或者鋸口的方式呈現，切削摩擦會導致刃口的缺口不斷拓展，使得刀具在切削過程中極易損壞。使用S型刃口處理方式，將原本的微觀缺陷消除，將其加工設計成為倒棱+鈍圓的形式，并對PCBN刀片進行燒結處理和精磨處理，刀具的強度有所提高，使得加工缺陷不會在切削加工過程中不斷擴大。除此之外，S型刃口處理方式也會進行涂層加工，這也使得PCBN刀片的抗沖擊能力和耐磨效果有所增加，使得刀片應用的壽命有所延長。

因此，分析S型刃口處理對PCBN刀片影響原理，在S型刃口處理過程中采用精磨以及涂層兩種方式，從理論上分析可以有效延長刀片的使用壽命，增加刀具的抗磨損力。

2.2S型刃口處理對PCBN刀片使用壽命影響對比

考慮到不同類型S型刃口的處理方式對刀片使用壽命的影響，對4種設計方式進行磨損程度對比、壽命對比、表面粗糙程度對比。對磨損程度進行觀察，B處理方式前刀面的磨損程度最小，C處理方式的前刀面磨損程度最大，A處理方式的磨損深度最大。

對使用壽命測試結果進行分析，A在長度為2486.4m處無法繼續切削;B加工方式在2330.98m處無法繼續切削;C在長度為2241.5m處無法繼續切削;D在2226.98m處無法進行切削。從使用壽命上看，A處理方式下的刀具使用壽命最長，D處理方式下的使用壽命最短。

對刀具加工后的表面光滑程度進行相關數據進行記錄，結果表示A處理方式下的刀具表面光潔程度最差，其他的刀具表面粗糙程度均在切削加工過程中降低，其中B處理方式在加工后的表面光潔程度達到0.15um，表面切割力最好。由上述影響對比實驗結果可知，采用B處理方式的刀具使用壽命最長，刀具的效果最好。

2.3影響結果分析

采用S型刃口的處理方式，對強度較大的材料進行切削，對倒棱的寬度和角度進行設計，寬度0.1mm、角度20°、鈍圓參數為0.02±0.005mm。分析不同處理參數對PCBN刀片的影響分析，采用連續加工的方式，切削期間涂層被去除，倒棱也發生一定程度的磨損。由于倒棱的角度存在兩面性，角度增加會增加刀具的抗沖擊效果，但刀具的切削力會有所降低，熱量也會有所增加，使得刀具的抗磨損強度有所降低，壽命也會減短。切削期間倒棱的位置磨損程度發生率較大。因此，考慮到不同類型刃口處理方式對PCBN刀片的影響，需要合理控制鈍圓的大小和均勻性[2]。

結論：綜上所述，實驗結果表明，刀具切削速度控制在每分鐘180m、深度控制在0.3mm，刃口處理采用S型處理方式，加工后的零件表面平整，刀片的磨損程度最低?？紤]到刀片使用壽命受熱量傳遞影響，刀片的棱角寬度等參數設置應合理，切實控制刀片切削過程中的磨損參數，降低摩擦距離，提高摩擦均勻性。

參考文獻：

[1] 顧永泉.機械密封的故障、原因及分析.流體工程，1981

[2] 向建平.解決數控車床精車蝸桿對刀難的方法[J].機械工人（冷加工）.2004，（7）.24-25.

作者簡介：武福龍（1988.12-），男，山西省忻州市人，漢族，職稱：中級工程師，學歷：碩士學歷，研究方向：機械制造。